廢水的生化培養(yǎng)過程是一項錯綜復(fù)雜的工作,其理論基礎(chǔ)涉及物理學(xué)、無機化學(xué)、有機化學(xué)、微生物學(xué)、流體力學(xué)等多種學(xué)科,盡管最早的活性污泥工藝迄今已有近百年的歷史,但是諸多理論在學(xué)術(shù)界仍無定論。因此,在本項目廢水生化處理過程中,就要求操作及管理人員,在深入理論研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合公司廢水具體情況,在生化培養(yǎng)過程中不斷地進行探索實踐,在做到系統(tǒng)正常運行,確保廢水達標(biāo)排放的前提下,提高其理論深度,豐富其實踐經(jīng)驗,完成其技術(shù)儲備。
廢水生化處理調(diào)試是以微生物的培養(yǎng)為主要過程的工作,按照微生物的需氧情況可分為好氧處理、兼氧處理和厭氧處理;按照微生物的生長形式可分為活性污泥法和生物膜法;按照廢水和微生物的形式可分為完全混合式、序批式等;按照其反應(yīng)器形式則包括更多類型。本人在結(jié)合理論及該制藥公司現(xiàn)有廢水處理工程實踐的基礎(chǔ)上,對廢水生化處理過程中的影響因素、監(jiān)測手段及控制參數(shù)等進行整理,供企業(yè)參考。
1、溫度
溫度對生化培養(yǎng)過程起著至關(guān)重要的作用。目前,盡管本項目廢水處理工程尚未做到對生化系統(tǒng)控制溫度的程度,但是各生化反應(yīng)系統(tǒng)、各運行階段中溫度的測量和分析依舊對生化污泥馴化培養(yǎng)過程起到指導(dǎo)性作用,它能夠為生化培養(yǎng)過程中各現(xiàn)象的解釋提供依據(jù),有助于幫助管理及操作人員對系統(tǒng)運行管理做出正確及時的判斷。
溫度在很大程度上影響活性污泥(包括厭氧、兼氧和好氧)中的微生物活性程度,并且對諸如溶解氧、曝氣量等產(chǎn)生影響,同時對生化反應(yīng)速率產(chǎn)生影響。不同種類的微生物所生長的溫度范圍不同,約為5℃~80℃。在此溫度范圍內(nèi),可分成最低生長溫度、最高生長溫度和最適生長溫度。以微生物適應(yīng)的溫度范圍,微生物可分為中溫性、好熱性和好冷性三類。中溫微生物的生長溫度范圍在20℃~45℃,好冷性微生物的生長溫度在20℃以下,好熱性微生物的生長溫度在45℃以上。
廢水生化好氧生物處理,以中溫細(xì)菌為主,其生長繁殖的最適溫度為20℃~37℃。當(dāng)溫度超過最高生物生長溫度時,會使微生物的蛋白質(zhì)迅速變性及酶系統(tǒng)遭到破壞而失去活性,嚴(yán)重者可使微生物死亡。低溫會使微生物的代謝活力降低,進而處于生長繁殖停止?fàn)顟B(tài),但仍保存其生命力。
厭氧生物處理中的中溫性甲烷菌最適溫度范圍在20℃~40℃之間,高溫性為50℃~60℃,厭氧生物處理常采用溫度33℃~38℃和50℃~57℃。
2、pH值
不同的微生物有不同的pH值適應(yīng)范圍。例如細(xì)菌、放線菌、藻類和原生動物的pH值適應(yīng)范圍是在4~10之間。大多數(shù)細(xì)菌適宜中性和偏堿性(pH值6.5~7.5)環(huán)境;氧化硫化桿菌喜歡在酸性環(huán)境,它的最適pH值為3,亦可以在pH值1.5的環(huán)境中生活;酵母菌和霉菌要求在酸性或偏酸性的環(huán)境中生活,最適pH值3.0~6.0,適應(yīng)pH值范圍為1.5~10之間。
廢水生物處理過程保持最適pH值范圍是十分重要的。如用活性污泥法處理廢水,曝氣池混合液的pH值達到9.0時,原生動物將由活躍轉(zhuǎn)為呆滯,菌膠團粘性物質(zhì)解體,活性污泥結(jié)構(gòu)遭到破壞,處理效率顯著下降。如果進水pH值突然降低,曝氣池混合液呈酸性,活性污泥結(jié)構(gòu)也會變化,二沉池中出現(xiàn)大量浮泥現(xiàn)象。
培養(yǎng)優(yōu)良、馴化成熟的生物系統(tǒng)具有較強的耐沖擊負(fù)荷的能力,但如果pH值在大幅度內(nèi)變化,則會影響反應(yīng)器的效率,甚至對微生物造成毒性而使反應(yīng)器實效,因為pH值的改變可能引起細(xì)胞電荷的變化,進而影響微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和微生物代謝中酶的活性。
綜上所述,在生物系統(tǒng)處理廢水過程中,應(yīng)提供微生物最佳的pH值范圍,以使其在最優(yōu)化條件下運行。
3、化學(xué)需氧量(COD)。
COD的測試方法嚴(yán)格遵守廢水水質(zhì)分析國家標(biāo)準(zhǔn)測試方法。化學(xué)需氧量是用化學(xué)氧化劑氧化水中的有機污染物時所消耗的氧化劑量,用氧量(mg/L)表示?;瘜W(xué)需氧量越高,也表示水中有機污染物越多。常用的氧化劑主要是重鉻酸鉀和高錳酸鉀。以高錳酸鉀作氧化劑時,測得的值稱CODMn或簡稱OC。以重鉻酸鉀作氧化劑時,測得的值稱COD¬Cr,或簡稱COD。如果廢水中有機物的組成相對穩(wěn)定,則化學(xué)需氧量和生化需氧量之間有一點個比例關(guān)系。一般說,重鉻酸鉀化學(xué)需氧量與第一階段生化需氧量之差,可以粗略的表示為不能被需氧微生物分解的有機物。
COD的測試分析是廢水處理調(diào)試運行工作的重要組成部分,一方面掌握工藝流程中各處理單元的進出水情況,確保進水穩(wěn)定,不至于產(chǎn)生較大的波動和對系統(tǒng)的沖擊;另一方面,通過各處理單元前后進出水的COD變化情況,了解處理單元的處理效果和效率。其重要作用可總結(jié)為以下三點:
1)提供詳細(xì)的進出水濃度,使管理人員根據(jù)濃度變化情況相應(yīng)的對運行工況作出調(diào)整,保證廢水處理系統(tǒng)正常、穩(wěn)定運行;
2)作為一項重要的技術(shù)指標(biāo),反映各處理單元的運行情況及處理效率等;
3)為整個系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象及異常情況的分析判斷及合理解釋提供依據(jù)。
4、活性污泥的生物相
活性污泥的生物相觀察在廢水生化處理過程中作用極其重要,它不僅反映微生物培養(yǎng)程度和污泥馴化程度,并直接反映廢水的處理情況。
活性污泥是由細(xì)菌類、真菌類、原生動物和后生動物等多種微生物群體所組成的混合培養(yǎng)體。細(xì)菌具有較高的增殖速率和較強的分解有機物的功能,真菌也具有分解有機物的能力。原生動物以攝食游離的細(xì)菌為主,起到進一步凈化水質(zhì)的作用,后生動物則以攝食原生動物為主。通過光學(xué)顯微鏡可以觀察真菌類的絲狀菌和原生動物與后生動物的生物相,通過觀察與辨別其種屬和數(shù)量可以判斷污泥的質(zhì)量和處理水質(zhì)的優(yōu)劣,因此,將原生動物和后生動物稱為活性污泥系統(tǒng)中的指示性生物。
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